Технология сварки трубопровода с фланцем
В современном мире сварка фланцев весьма распространенное явление. Фланец – это деталь круглой или квадратной формы с отверстиями для крепления отдельных частей трубо -, газо-, нефтепроводов, строительных конструкций большой длины.
Для чего предназначен фланец?
В основном фланцы предназначаются для формирования быстросъемных фланцевых соединений на трубах. В отличии от сварки такая конструкция обеспечивает возможность быстрого соединения или съема отдельных частей трубопровода, например, для проверки состоянии трубы на отдельных участках, установки кранов, датчиков, для возможности слива воды или для присоединения оборудования (тот же теплообменник). Фланцы навариваются на окончания труб и соединяют между собой болтами, шпильками в комплекте с ответным фланцем. Между ними обязательно ставятся прокладки из резины или других материалов.
Фланцы используются в разных отраслях промышленности и коммунального хозяйства для герметичного подключения определенного участка трубопровода к различным технологическим аппаратам и устройствам с целью подвода и отвода сред, а также для стыковки между собой отдельных участков трубы.
Классификация. Типы фланцев
Фланцы в разных странах изготавливаются по стандартам, соответствующим конкретным нормам, принятым в этих странах. Это может быть ГОСТ (для Украины ДСТУ ISO 7005-2:2005 (ІSO 7005-2:1988, ІDT). Металеві фланці.)), DIN или ТУ. По форме выделяются круглые, квадратные. Можно выявить два существенных группы фланцев:
- для арматуры
- для сосудов и аппаратов.
Читайте также: Как сваривают газовой сваркой трубы
Выделяются следующие наиболее часто применяемые виды фланцев:
Приварной фланец воротниковый, накидной, раструбный, свободно вращающийся, резьбовой, глухой фланец. Пройдемся кратко по каждому из них.
Воротниковый фланец
Имеют характерную приварную горловину в виде конического концентратора, плавно переходящего к трубной стенке. Она обеспечивает распределение давления подаваемых веществ через конусную ступицу. Используется для трубопроводов с высоким давлением или высокими/низкими температурами. Воротниковый фланец необходимо приваривать V-образным или сплошным швом.
Фланцевый патрубок
Чаще всего применяется для второстепенных задач как подложка фланца для недорогой отбортовки.
Раструбный фланец
Предназначены для малогабаритных труб с большим давлением. Их срок службы в два больше чем у проваренных накидных фланцев. К недостаткам относится возможность разрывов, подверженность коррозии.
Сварка раструбных фланцев производится только с внешней стороны угловым швом встык, при этом необходимо чтобы остался небольшой люфт примерно в 1,6 мм чтобы компенсировать эффект теплового расширения (на картинке обозначено «Х»).
Накидной фланец
Требуют ровных краев трубы при соединении. Их срок службы в два-три раза меньше чем у воротниковых фланцев. из-за Сварка накидных фланцев производится с внешней и внутренней стороны угловыми сварными швами. Чтобы не повредить во время сварки поверхность фланца необходимо чтобы был зазор в 3 мм между концом трубы и внутренней кромкой фланца.
Вращающийся фланец
Свободно вращается на трубе, не привариваются. Вращающийся фланец при необходимости можно легко снять и заменить. Могут крепиться противоположными болтовыми соединениями.
Глухой фланец
Являет собой диск плоской формы с отверстиями для шпилек, болтов. Предназначены для перекрытия концевых отверстий труб, трубопроводов. В сочетании с другими фланцами, соединение такого типа является разборным. Не сваривается.
Резьбовой фланец
Приваривается редко, используется для трубопроводной арматуры, а также труб небольшого диаметра с толщиной стенки, достаточной для нарезки резьбы. В редких случаях может быть сделан уплотняющий сварной шов.
Сварка фланцев — техника
Величина зазора в стыке или как часто его называют люфт часто определяет технику сварки. В общей сложности 7/10 всех стыков «внутренний диаметр фланца-труба» требуют наличия небольшого люфта. В случае когда зазор не требуется, используется техника в лодочку, так как она минимально подвержена затеканиям расплавленного металла и при этом кромки глубоко провариваются. Если люфт превышает 1.5 мм, для хорошей свариваемости применяется техника поперечных колебательных движений электрода под углом 30° к плоскости оси трубы.
Для зазора в 4-5мм, сварка ведется угловыми швами с большими катетами равными стандартной величине плюс высота зазора.
Ширина и высота шва зависят от размера трубы в поперечнике. Обратимся к примерам. Для внешнего шва необходимо большее количество наплавленного металла со стороны фланца. Таким образом шов немного не симметричен и его катет на трубе будет меньше. Ширина внутреннего шва в идеале должна соответствовать толщине трубы, но не более 0,7 см. Высота — от 0,5 до 1 см в зависимости от сечения трубы в поперечнике.
Сварка фланцев должна проводиться с двух сторон. Чтобы получить крепкое соединение необходимо сначала проварить с наружной, а после для уплотнения с внутренней стороны. Таким образом внутренний и наружный сварные швы очень прочно соединят две части сварного узла. Такая практика применима для плоских стальных фланцев. При этом в тех местах, где зазоры более 2,5 мм, для присадки используется электрод или сварочная проволока о 1.6-2.5 мм.
Сварка фланцев с двух сторон начинается сначала с внутренней стороны. После сравниваются неровности прихватки с внешней стороны, проводится зачистка и сварка в направлении слева- направо. Два прохода нужны только в том случае, если получается большой зазор.
Накладка сварного шва только с одной стороны применима для стальных фланцев, привариваемых встык, когда вплотную соединяются «воротник» фланца и торец трубы.
Сварка патрубков
Предварительно патрубок и фланец прихватывают с соблюдением всех углов. После сварной узел устанавливается на вращатель. Обрызгивается спреем против сварочных брызг и начинаем сварку.
Стандартно, согласно ГОСТу 16037-80 для труб с давлением от 10 до 25 кгс/см2 необходимо на фланце делать скосы .
Для приварки фланцев, патрубков рекомендуется использовать вращатели. Они дают возможность легко вращать, наклонять в нужное положение и приподнимать обрабатываемую деталь или кусок трубы. Таком образом можно без лишних усилий сваривать, шлифовать или даже красить объект
Необходимые меры предосторожности
Сварка фланцев требует внимания и соблюдения мер, способных уберечь сварщика от наиболее распространенных ошибок. Предварительно перед сваркой нужно зачистить и подготовить кромки. Соединяя воедино фланцевые соединения следите за тем, чтобы они были строго перпендикулярны к оси трубы. Допустимые отклонения могут быть до 1 % от наружного диаметра фланца, но не превышать 2 мм.
Чтобы проверить ровно ли приварен фланец (перпендикулярность, соосность) можно воспользоваться обычным или специально предназначенным угольником для фланцев.
При самостоятельной сборке узлов требуется учитывать длину болтов, толщину прокладки. Необходимо чтобы все головки болтов располагались с одной стороны, не были утоплены, а их окончания выступали на уровень трех шагов резьбы. Сварной шов и край трубы не должны быть выше уровня зеркала фланца.
Конец трубы, включая шов приварки фланца к трубе, не должен выступать за зеркало фланца. Отклонения линейных размеров собранных узлов не должны превышать ±3 мм при длине до 1 м и ±1 мм на каждый последующий метр.
Контроль качества сварных швов
Для проверки качества сварного шва чаще всего используют старый добрый внешний осмотр с замерами размеров при надобности. Убедитесь в том, что видимые дефекты отсутствуют:
- трещины,
- непровары,
- кратеры более 0,5 мм,
- прожоги,
- поры,
- шлаковые включения,
- значительные отклонения высоты или ширины шва,
- подрезы и наплывы в переходной зоне от основного металла к наплавленному.
Неразрушающие методы контроля: ультразвуковой, радиографический метод. Последний обязателен для контроля допускных стыков. Иногда металлографические исследования.
Приварка фланцев к трубе
Фланец — это стальные кольца, или диски, устанавливаемые на трубах для создания разъемной конструкции. Нужны для счетчиков, при создании отводов, конструкций Баттерфляй, конденсатоотводчиков, фильтров и т.д. Монтируются на трубы при помощи сварки. Благодаря такому способу гарантируется высокая герметичность, хоть соединение и является разъемным. Используют коммунальщики или на промышленных предприятиях.
Виды фланцев
Характеристики регламентируются ГОСТ или техническими требования заказчика. Они отличаются по геометрии, размеру, материалу.
Классификация по функциональности:
- для аппаратов и сосудов;
- арматурные.
- Воротниковый. Коническая горловина хорошо распределяет давление, поэтому такой тип подходит для трубопровода с повышенным давлением. Устанавливается путем приварки V-швом или сплошным.
- Раструбный. Используют для магистралей с маленьким сечением, выдерживает большое давление. Оставляют зазор 1,6 мм и приваривают с лицевой стороны. Пространство оставляют на случай, если труба будет расширяться при сильном нагреве.
- Сквозной. Фиксируется за 3 мм до края трубы сваркой к двум сторонам стенки угловым швом.
- Глухой. Это фланец-заглушка, помогающий создать разборную конструкцию.
- Плоский. Конструкция изделия — это пластина и кольцо, которое крепится к системе водопровода. Пластина остается в свободном вращении. Выдерживает давление до 2,5 МПа.
- Накидной. Неуниверсальный тип: использовать такой фланец можно только на трубопроводах с идеально ровными кромками. Варятся с двух сторон методом угловых швов.
- Резьбовой. Подходит для систем водопровода малого диаметра с возможностью сделать резьбу, поэтому не приваривается.
Согласно ГОСТ, фланцы производят из нержавейки, углеродистой или легированной стали, а также чугуна.
Как приварить фланцы к трубопроводу по ГОСТ
Фланцы — это приварное кольцо и пластина, где есть отверстия. Герметичность гарантирует резиновая прокладка, которая подбирается с учетом использования трубопровода — устойчивая к температуре или кислотам. Кольцо и пластину между собой крепят болтами.
До начала сварки подготавливается кромка. Участки, где будут швы, хорошо зачищают, чтобы они имели характерный для металла блеск. Основание болтов должно располагаться исключительно на одной стороне, а концы выступать не меньше, чем на три витка. Зеркало пластины должно находиться выше шва и кромки, а края оставаться в пределах плоскости.
Важно! При давлении до 10 МПа не делается скос, если доходит до 25 МПа — обязательно со скосами.
Приваривают такие изделия на специальной технике — вращателе. Он делает узел мобильным и улучшает доступность к рабочей зоне. Электрод не двигается, а узел медленно поворачивается вокруг оси. На этом приборе полируют, грунтуют и красят изделие. В этих целях подходит не всякое оборудование, чаще всего используют аппарат Лисицына и Бондаренко.
- диск крепится под прямым углом к трубе. Допускается отклонение в 2%, этот показатель проверяют треугольником;
- оси отверстий болтов, расположенных на диске, должны совпадать. Погрешность — 1-2 мм для отверстий 18-25 мм и 41 мм соответственно.
Шов — самая важная часть. Размер зависит от трубопровода. Внутри шов по ширине равен толщине стенки. Высота варьируется от 0,5 до 1 см. Внешний шов всегда больше и неровный.
Методы крепления
Обычно зазор оставляют, однако если он не требуется, можно приваривать техникой лодочка. Когда люфт нужен — варят угловыми швами.
Таким образом, выделяют 2 метода приварки:
- шов с одной стороны по трубе — встык. Подходит для воротникового типа изделия;
- по двум сторонам стенки трубы. Сразу фланец фиксируют с лицевой стороны, а после этого с внутренней. Варить с внутренней стороны необходимо для уплотнения шва. Этим методом фиксируют плоские фланцы.
Провести такие работы достаточно сложно. При сварке используют несколько типов швов — вертикальные, потолочные, горизонтальные. Проводить такие работы должен высококвалифицированный сварщик.
Как проверить качество сварных швов
Некачественные соединения приводят к авариям. После сварочных работ проверяют шов на пригодность.
Для этого используют ультразвуковой метод. Он позволяет обнаружить трещины, включения, надрезы, наплывы, пористость, кратеры и прожоги, отклонения высоты и ширины.
Применяют и радиографический способ, который относят к неразрушающим типам. Он нужен, чтобы проверить допускные стыки. Реже еще используют металлографический метод проверки.
Варианты приварки фланца к трубе
Фланцевое соединение довольно часто используют вместо обычной сварки, а тем более на фитинг.
Фланец гарантирует не менее прочное и герметичное соединение, но при этом разъемное, чтопозволяет в любой момент демонтировать часть трубопровода для ремонта, например, или присоединения дополнительных секторов.
Классификация изделий
Общее строение детали представляет собой кольцои пластину с отверстиями по краю. Чтобы обеспечить герметичность между элементами, устанавливают еще и прокладку изрезины в соответствии с назначением трубопровода – кислотостойкой, термостойкой. Соединяют кольцо и пластину с помощью крепежа – болтов с гайками или шпилек.
По ГОСТ выделяют несколько разных видов фланцев. По чертежам отличия их хорошо заметны.
Соответственно, и приварка деталей к трубопроводу производится несколько по-разному.
- Воротниковый – характерным признаком является приварная горловина в виде конического концентратора. Такая форма позволяет более равномерно распределять давление. Воротниковая модель предназначена для коммуникаций с высоким давлением и высокой температурой носителя. Приваривается сплошным или V-швом.
- Раструбной – используется на трубах с малым диаметром, работающих под большим давлением. Минус изделия – некоторая нестойкость к коррозии. Приварка раструбной детали производится с внешней стороны угловым швом. Нужно сохранять люфт в 1,6 м, чтобы нейтрализовать эффект теплового расширения.
- Сквозной – или свободно вращающийся. Приварка сквозной трубы к фланцу по ГОСТ не производится, так как сквозной вариант применяется специально для того, чтобы деталь можно было заменить по мере необходимости. На фото – сквозное фланцевое соединение.
- Глухой – плоский диск с отверстиями. Это приспособление необходимо для заглушки концов трубопровода. Элемент неразборной, однако он только закрепляется, а не сваривается.
- Плоский – кольцо и пластина одинакового размера. Приварка плоского фланца к трубе заключается в креплении кольца, в то время как пластина остается свободного вращающейся. Он выдерживает давление до 2,5 МПа.
- Накидной – для его использования кромки труб должны быть идеально ровными, так что он не настолько универсален, как воротниковые модели. Накидной приваривается угловыми швами с внешней и с внутренней стороны.
- Резьбовый – используется на трубопроводах небольшого диаметра, где возможно сделать резьбу. Сварка при его установке используется крайне редко.
Расценки на изделия заметно отличаются. Однако стоимость переделяетсяскорее размерами пластин, а не их конструкцией, и весом, конечно же. Согласно ГОСТ изготавливаются они из углеродистой, легированной или нержавеющей стали, а такжековкого чугуна. Расценки на металл и определяют стоимость приспособлений.
Приварка фланца к трубе по ГОСТ
Технология сварки в принципе одинакова, за исключением крепления патрубков. Однако необходимо учитывать и сложность конструкции – рекомендуется уточнять чертежи, и соответствие требованиям по креплению.
Внутренняя приварка фланца
В большинстве случаев необходимо сохранение зазора в стыке. Если люфт не нужен, допускается техника сварки в лодочку. Если люфт должен быть большим – более 4–5 мм, изделие приваривают угловыми швами. Все это, естественно, влияет на расценки.
Размеры шва зависят от трубопровода. Ширина внутреннего шва обычно равна толщине стенки, высота – от 0,5 до 1 см, что определяется сечением трубопровода. Внешний шов требует большего наплавления металла, поэтому он несколько несимметричен.
Приварка производится с 2 сторон: сначала с наружной, а затем, для уплотнения шва – с внутренней. Такой метод более всего подходит для плоских фланцевых деталей. Сварка с одной стороны осуществляется, если изделие приваривается встык, как в случае с воротниковым фланцем.
Приспособление для приварки фланцев к трубам подходит не всякое. Обычно рекомендуется аппарат Лисицына и Бондаренко. При сварке электрод здесь остается неподвижным, а проворачивается трубопровод.
На видео процесс сварки рассматривается более подробно.
https://umelyeruki.ru/tehnologiya-svarki-truboprovoda-s-flantsem/